OSI-Modell sowie wichtige IPv4- und IPv6-Adressen

Das OSI-Modell ist ein Referenzmodell, das die Netzwerkkommunikation in sieben Schichten unterteilt.

Jede Schicht erfüllt bestimmte Aufgaben und stellt der darüberliegenden Schicht Dienste bereit. Dadurch lassen sich Netzwerkfunktionen einheitlich beschreiben und Fehler systematisch eingrenzen.

Von Schicht 7 bis Schicht 1:

Alle Deutschen Studenten Trinken Verschiedene Sorten Bier.

• Anwendung
• Darstellung
• Sitzung
• Transport
• Vermittlung
• Sicherung
• Bitübertragung

Bei der Kapselung ergänzt jede Schicht die Daten um eigene Steuerinformationen.

Daten
→ Segment beziehungsweise Datagramm
→ Paket
→ Frame
→ Bits

Beim Empfänger werden diese Informationen in umgekehrter Reihenfolge wieder entfernt. Dieser Vorgang heißt Entkapselung.

• Hub und Repeater: Schicht 1
• Switch und Bridge: hauptsächlich Schicht 2
• Router: Schicht 3
• Firewall: abhängig von der Bauart auf Schicht 3 bis 7
• Gateway: kann Funktionen auf mehreren Schichten übernehmen

• MAC-Adresse: identifiziert eine Netzwerkschnittstelle im lokalen Netzwerk auf Schicht 2
• IP-Adresse: identifiziert ein Gerät beziehungsweise eine Schnittstelle logisch im IP-Netzwerk auf Schicht 3
• Portnummer: ordnet die Kommunikation einer Anwendung oder einem Dienst auf Schicht 4 zu

Beispiel: 192.168.1.10:443

• 192.168.1.10 ist die IP-Adresse.
• 443 ist der Port des HTTPS-Dienstes.

Das OSI-Modell besitzt sieben Schichten. Das praktisch verwendete TCP/IP-Modell fasst diese Funktionen in vier Schichten zusammen.

Die Fehlersuche kann von unten nach oben durchgeführt werden:

1. Schicht 1: Kabel, Funkverbindung und Link prüfen
2. Schicht 2: MAC-Adresse, Switch und VLAN prüfen
3. Schicht 3: IP-Adresse, Präfix und Gateway prüfen
4. Schicht 4: Ports, TCP und UDP prüfen
5. Schicht 5–7: Sitzung, Verschlüsselung, DNS und Anwendung prüfen

Eine IPv4-Adresse ist eine 32 Bit lange logische Adresse. Sie besteht aus vier Dezimalzahlen zwischen 0 und 255.

Beispiel: 192.168.1.10

Das Präfix gibt an, wie viele Bits den Netzanteil bilden.

Beispiel: 192.168.1.10/24

• Private IPv4-Adressen: werden in lokalen Netzwerken verwendet und nicht im öffentlichen Internet weitergeleitet
• Öffentliche IPv4-Adressen: sind weltweit eindeutig und grundsätzlich über das Internet erreichbar

Private IPv4-Adressen benötigen für den Zugriff auf das Internet meistens NAT beziehungsweise PAT.

• Netzwerkadresse: bezeichnet das gesamte Netzwerk
• Hostadresse: wird einem Gerät im Netzwerk zugewiesen
• Broadcast-Adresse: sendet Daten an alle Geräte eines IPv4-Netzes

Beispiel für 192.168.1.0/24:

Nein. Häufig wird die erste oder letzte nutzbare Adresse als Standardgateway verwendet, dies ist aber nur eine Konvention.

Bei 192.168.1.0/24 könnte das Gateway beispielsweise 192.168.1.1 sein. Grundsätzlich kann jedoch jede geeignete Hostadresse verwendet werden.

Die Präfixlänge gibt an, wie viele Bits der IPv4-Adresse zum Netzanteil gehören.

Je größer die Präfixlänge, desto kleiner ist das Netzwerk.

Bei einem klassischen IPv4-Subnetz gilt:

Hostbits = 32 - Präfixlänge

nutzbare Hostadressen = 2ᴴᵒˢᵗᵇⁱᵗˢ - 2

Die Netzwerk- und Broadcast-Adresse werden normalerweise abgezogen.

Beispiel /24:

32 - 24 = 8 Hostbits

2⁸ - 2 = 254 nutzbare Hostadressen

Für besondere Netze wie /31 gelten abweichende Regeln.

Eine IPv6-Adresse ist eine 128 Bit lange logische Adresse. Sie wird hexadezimal in acht Blöcken dargestellt.

Beispiel:

2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0010

Ein typisches IPv6-Netz verwendet ein /64-Präfix.

Führende Nullen eines Blocks dürfen entfernt werden:

0db8 wird zu db8

Eine zusammenhängende Folge aus Nullblöcken darf einmal durch :: ersetzt werden:

2001:0db8:0000:0000:0000:0000:0000:0010

wird zu:

2001:db8::10

:: darf innerhalb einer Adresse nur einmal verwendet werden.

Global-Unicast-Adressen gehören zum Bereich 2000::/3.

Der erste Block liegt zwischen:

2000 und 3fff

Diese Adressen sind grundsätzlich weltweit eindeutig und im Internet routbar.

Link-Local-Adressen gehören zum Bereich fe80::/10.

Der erste Block liegt zwischen:

fe80 und febf

Sie gelten nur innerhalb des lokalen Netzwerksegments und werden nicht durch Router weitergeleitet.

Unique-Local-Adressen gehören zum Bereich fc00::/7.

Der erste Block liegt zwischen:

fc00 und fdff

In der Praxis beginnen lokal erzeugte ULA-Adressen normalerweise mit fd. Sie sind für interne Netzwerke vorgesehen und werden nicht im öffentlichen Internet geroutet.

Die IPv6-Loopback-Adresse lautet:

::1

Sie verweist auf den eigenen Computer und entspricht der IPv4-Adresse 127.0.0.1.

:: ist die nicht festgelegte IPv6-Adresse.

Sie wird verwendet, wenn ein Gerät noch keine eigene IPv6-Adresse besitzt. Sie entspricht funktional der IPv4-Adresse 0.0.0.0.

Nein. IPv6 verwendet keine Broadcast-Adressen.

Für die Kommunikation mit mehreren Geräten werden Multicast-Adressen aus dem Bereich ff00::/8 verwendet.

Bei Anycast wird dieselbe IP-Adresse mehreren Geräten zugewiesen. Das Netzwerk leitet die Daten normalerweise zum aus Routing-Sicht nächstgelegenen Gerät.

Anycast besitzt keinen eigenen IPv6-Adressbereich. Verwendet werden normale Unicast-Adressen.

IPv4:

• 127.0.0.1 – Loopback
• 169.254.0.0/16 – Link Local beziehungsweise APIPA
• 10.0.0.0/8 – privat
• 172.16.0.0/12 – privat
• 192.168.0.0/16 – privat
• 224.0.0.0/4 – Multicast
• 255.255.255.255 – Broadcast
• 0.0.0.0/0 – Standardroute

IPv6:

• ::1 – Loopback
• :: – nicht festgelegte Adresse
• fe80::/10 – Link Local
• fc00::/7 – Unique Local
• 2000::/3 – Global Unicast
• ff00::/8 – Multicast
• ::/0 – Standardroute